Seit 1902 gibt es Untergrundbahnen, die meist Teil der städtischen Verkehrsbetriebe sind. Obwohl der Betrieb von Untergrundbahnen oft auf dem ersten Blick so wirkt als sei sie eine vollwertige Eisenbahn, werden die U-Bahnen strenggenommen zu den Strassenbahnen gezählt. Nicht die Betriebs- und Bauordnungen für Eisenbahnen (EBO) werden im Bereich der U-Bahnen angewandt, sondern es gelten tatsächlich die Bestimmung der Betriebsordnung für Strassenbahnen (BOStrab).
In einigen Städten ist die Abgrenzung zwischen U-Bahn und Strassenbahn auch nicht immer erkennbar.
So sind in den Stuttgarter Untergrundbahnhöfen auch Strassenbahnen anzutreffen und auch in Frankfurt scheinen die Grenzen zum Teil fliessend zu sein.
In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts liessen sich immer mehr Städte U-Bahnsysteme errichten, meist auch aus dem Antrieb heraus dem steigenden Strassenverkehr an der Oberfläche das Terrain zu überlassen.
Im Berlin der Jahrhundertwende nach 1900 war die Untergrundbahn dagegen anfangs mehr als Hochbahn gedacht. Erst im verlauf des Streckenausbaus kam die Hochbahn auch in den Untergrund. Sie wurde in den Anfangsjahren auch gerne vom Volksmund "Unterpflasterbahn" genannt, da die Bahnhöfe ohne Zwischengeschoss direkt über eine einzige Treppe von der Strasse aus erreichbar waren. So kann man dies in Berlin noch heute an vielen Stellen erleben. Im laufe der Jahrzehnte wurden neue U-Bahnstrecken immer tiefer in die Erde gebohrt.
Als Anfang der dreissiger Jahre der Berliner Vorortverkehr im Zuge der "Grossen Elektrisierung" unter dem neuen Produktnamen "S-Bahn" mit dem einprägsamen weissen "S" auf grünen Hintergrund verkauft wurde, folgte man zu einer besseren Unterscheidung mit der Produktbezeichnung "U-Bahn" und einem weissen "U" auf blauen Hintergrund. Ohne S-Bahn wäre also keine U-Bahn denkbar und umgekehrt.
Und auch in anderen Städten gibt es kaum eines der beiden Produkte allein, abgesehen von den Städten der früheren DDR, da diese lange Zeit andere Entwicklungen nahmen. Für die grossen Städte im Westen der Republik gilt diese Feststellung aber beinahe ausnahmslos, sei es Hamburg, Düsseldorf, Dortmund, Köln, Frankfurt, Stuttgart, Nürnberg, München oder seit dem Jahr 2000 auch Hannover: Kein "U" ohne "S"!
Die Arbeitsteilung beider Verkehrssysteme ist auch perfekt aufeinander abgestimmt. Während die U-Bahnen das Stadtzentrum mit den Stadtteilen und zum Teil noch mit der Peripherie der Stadt verbinden, übernehmen die S-Bahnen die Verbindung des Stadtzentrums mit der nahen Region in einem Umkreis von ca. 30 bis 40 Kilometern. Beide Verkehrssysteme bieten im Zentrum untereinander Umstiegsmöglichkeiten, meist in gemeinsamen Tunnelbahnhöfen auf verschiedenen Ebenen. Das Angebot wird durch die Zugehörigkeit beider Bahnen zu einem gemeinsamen Verkehrsverbund vorteilhaft aufeinander abgestimmt.
In Frankfurt teilen sich S- und U-Bahn den Stammstreckentunnel unter der Zeil zwischen Oper und Konstablerwache, so kann man dort öfters als Fahrgast Parallelfahrten mit beiden Zugsystemen erleben.
Der Stammstreckentunnel nimmt auf diesem Abschnitt vier Gleise auf, wobei der S-Bahn die beiden mittleren vorbehalten sind. In den
Tunnelbahnhöfen teilen sich S- und U-Bahn jeweils einen Richtungsbahnsteig.
Eine Gleisverbindung zwischen beiden Bahnsystemen existiert im Tunnel nicht.
In München wurde eine elegante Umstiegsmöglichkeit am gemeinsamen Bahnhof Neuperlach Süd geschaffen. Dort benutzen U- und S-Bahn einen gemeinsamen Bahnsteig. Wobei dies nur für die Umsteigebeziehung von U- auf S-Bahn gilt, da die S7 dort nur eingleisig ist und so nur der Ankunftsbahnsteig der U-Bahn angefahren werden kann.
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